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近年来我国交通基础设施发展迅猛，公路桥梁建设如火如荼。作为桥梁的重要组成部分，桥面铺装可以减轻行车载荷对桥面板的冲击，能够保证行车的舒适性和安全性。因此，针对桥面铺装层性能的研究显得极为重要。本文依托《快速路高架桥桥面铺装典型结构与材料研究》项目，重点针对铺装材料的组合设计与防水粘结层的选择进行深入研究，对现有桥面铺装材料的组合设计进行改进，对防水粘结层的路用性能进行对比，力求延长桥面铺装层的使用寿命，提高桥面铺装层的使用耐久性，最终提出适合季冻区气候环境的桥面铺装层与防水粘结层的最优组合。本文主要进行如下研究工作：（1）对沥青混凝土所用基质沥青、粗细集料以及填料性能进行了测试，得到试验结果均满足技术规范中相关要求。为了提升沥青的高低温性能以及耐久性能，采用应用最为广泛的SBS改性剂对基质沥青进行改性，并对不同掺量SBS改性沥青进行针入度、软化点、延度、弹性恢复布氏试验。综合3%、4%及5%掺量的SBS改性沥青性能试验结果确定掺量5%为最佳掺量，在实际工程中采用5%掺量SBS改性沥青作为沥青混凝土胶结料。（2）通过对上下层沥青混合料进行配合比设计，确定了AC-13C SBS改性沥青混合料与AC-16C基质沥青混合料的合成级配曲线，并经试验验证得到上下层沥青混合料中SBS改性沥青最佳油石比。通过对上下层沥青混合料进行车辙试验、小梁弯曲试验以及冻融劈裂试验，验证了AC-13C SBS改性沥青混合料与AC-16C基质沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性。（3）通过材料比选，确定将7611型环氧沥青、SBS改性沥青和AMP-100二阶反应型防水粘结材料3种防水粘结材料作为备选材料。首先通过基本性能试验确定了三种防水粘结材料的基本物理性质和力学性质。之后，通过斜剪试验、直剪试验和直接拉伸试验对其路用性能进行研究。通过研究发现，AMP-100二阶反应型防水粘结材料相对于7611型环氧沥青防水粘结料和SBS改性沥青，有较高的斜剪强度、直剪强度和直接拉伸强度。